DE69834454T2 - Component and friction stir welding method - Google Patents

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Description

Die Erfindung betrifft einen Konstruktionskörper mit zwei durch ein Reibrührschweißverfahren verbundenen Elementen sowie ein Verfahren zum Herstellen desselben. Beispielsweise betrifft die Erfindung ein Reibrührschweißverfahren, das zur Verwendung bei einem Aluminiumlegierunqselement geeignet ist, wie es zur Verwendung als Wagenkörper bei einem Schienenfahrzeug und einem Bauelement usw. eingesetzt wird.The The invention relates to a structural body having two connected by a friction stir welding method Elements and a method for producing the same. For example the invention relates to a friction stir welding method, suitable for use with an aluminum alloy element is as it is for use as a car body in a rail vehicle and a component, etc. is used.

Ein Reibrührschweißverfahren ist ein Verfahren, bei dem durch Drehen eines Rundstabs (nachfolgend als rotierender Körper bezeichnet), der in einen Verbindungsbereich eingeführt wird, wobei der rotierende Körper weiter entlang einer Verbindungslinie bewegt wird, der Verbindungsabschnitt erwärmt wird und das Material erweicht und plastisch fließt, wodurch es eine Festphasenverbindung erfährt.One friction stir welding is a method in which by turning a round rod (hereafter as a rotating body designated) which is introduced into a connection area, the rotating body is further moved along a connecting line, the connecting portion is heated and the material softens and flows plastically, making it a solid phase compound experiences.

Der rotierende Körper verfügt über einen Abschnitt kleinen Durchmessers, der in den Verbindungsabschnitt eingeführt wird, und einen Abschnitt großen Durchmessers, der außerhalb des Abschnitts kleinen Durchmessers positioniert ist. Der Abschnitt kleinen Durchmessers und der Abschnitt großen Durchmessers sind auf derselben Achse positioniert. Eine Seite des Abschnitts großen Durchmessers wird gedreht. Ein Grenzabschnitt zwischen dem Abschnitt kleinen Durchmessers und dem Abschnitt großen Durchmessers kann etwas in den Verbindungsbereich eingeführt werden.Of the rotating bodies has one Small diameter section, in the connecting section introduced will, and a section big Diameter outside of the small diameter portion is positioned. The section small Diameter and the large diameter section are on the same Axis positioned. One side of the large diameter section is turned. A boundary section between the section small Diameter and the section of large diameter can be something introduced into the connection area become.

Eine Verbindung gemäß dem Reibrührschweißverfahren kann bei einem stumpf anstoßenden Abschnitt und einem überlappenden Abschnitt angewandt werden. Die oben genannte Technik ist beispielsweise in der Ankündigung Nr. 505090 ( EP 0615480 B1 ) zu einer japanischen Patentoffenlegungsveröffentlichung, "Welding & Metal Fabrication" (Januar 1995), Seiten 13 – 14 und 16 sowie "Welding Journal" (März 1996), Seiten 41 – 45 (wo die Merkmale des Oberbegriffs des Anspruchs 1 in Kombination offenbart sind) offenbart.A compound according to the friction stir welding method can be applied to a butt abutting portion and an overlapping portion. For example, the above technique is disclosed in Announcement No. 505090 ( EP 0615480 B1 ) to a Japanese Patent Laid-Open Publication, "Welding & Metal Fabrication" (January 1995), pages 13-14 and 16 and "Welding Journal" (March 1996), pages 41-45 (where the features of the preamble of claim 1 are disclosed in combination ) disclosed.

Die japanische Patentoffenlegungsveröffentlichung Nr. Hei 9-309164 (Offenlegungsdatum: 2. Dezember 1997) (entsprechend EP 0797043 A2 (Offenlegungsdatum: 24. September 1997)) betrifft ein Reibrührschweißverfahren um ein Hohlelement, und dieses Dokument offenbart eine Rippe als Zentrum zum Verbinden zweier Frontplatten, an denen das Reibrührschweißen ausgeführt wird.Japanese Patent Laid-Open Publication No. Hei 9-309164 (disclosure date: 2 Dec. 1997) (corresponding to US Pat EP 0797043 A2 (Disclosure Date: September 24, 1997)) relates to a friction stir welding method around a hollow member, and this document discloses a rib as a center for connecting two face plates on which the friction stir welding is performed.

Ferner ist an der Frontplatte eines Verbindungsabschnitts ein konkaver Abschnitt vorhanden. Ferner wurde diese japanische Patentoffenlegungsveröffentlichung nach der ersten Prioritätsanmeldung (japanische Patentanmeldung Nr. Hei 9-196761, Anmeldungsdatum: 23. Juli 1997) der vorliegenden Anmeldung veröffentlicht.Further is a concave on the front panel of a connecting section Section available. Further, this Japanese Patent Laid-Open Publication after the first priority application (Japanese Patent Application No. Hei 9-196761, Application Date: July 23, 1997) of the present application.

Beim Reibrührschweißverfahren wirkt, da der rotierende Körper als Verbindungswerkzeug in ein Element, an dem ein Schweißen auszuführen ist, eingeführt wird, eine große Kraft auf dieses Element. Im Gegensatz hierzu wird bei einem herkömmlichen Bogenschmelz-Schweißverfahren, da ein Schweißabschnitt aufgeschmolzen und verschweißt wird, keine Kraft erzeugt, wie sie während des Reibschweißens wirkt.At the friction stir welding acts as the rotating body is introduced as a joining tool into an element to be welded; a big Force on this element. In contrast, in a conventional arc fusion welding process, there a welding section melted and welded no force is generated as it acts during friction welding.

Aus diesem Grund kann dann, wenn bei einem Formelement mit I-Verbindung zur Verwendung beim herkömmlichen Bogenschmelzverfahren das Reibrührschweißverfahren angewandt wird, da an den Verbindungsformelementen ein Zwischenraum auftritt, keine gute Verschweißung erzielt werden.Out For this reason, if in a molded element with I-connection for use in the conventional Bogenschmelzverfahren the friction stir welding process is applied since a gap occurs at the connection form elements, no good welding be achieved.

Die obigen Tatsachen werden unter Verwendung der 16 bis zur 18 konkret erläutert. Zwei zu verschweißende Elemente 310 und 311 (z.B. Aluminiumlegierungen) verfügen über im Wesentlichen dieselbe Dicke eines Verbindungsabschnitts, und sie werden parallel zueinander platziert, und sie verfügen ferner über vertikale Stoßflächen 313. Wenn die Stoßflächen 313 miteinander in Kontakt gebracht sind und wenn ferner die zwei Elemente 310 und 311 an einem Bettgestell 40 befestigt sind, wird das Reibrührschweißverfahren ausgeführt.The above facts are made using the 16 to 18 specifically explained. Two elements to be welded 310 and 311 (For example, aluminum alloys) have substantially the same thickness of a connecting portion, and they are placed parallel to each other, and they also have vertical abutment surfaces 313 , If the abutment surfaces 313 and when further the two elements 310 and 311 on a bedstead 40 are fixed, the friction stir welding process is carried out.

Durch Drehen eines rotierenden Körpers 20 als Werkzeug zur Verwendung beim Verbindungsvorgang, mit einem Rundstab mit einem konkaven Abschnitt 21 kleinen Durchmessers am unteren Ende wird dieser in verbindungsformelemente eingeführt, und in diesem Zustand wird der rotierende Körper 20 den Stoßabschnitt der zwei Elemente 310 und 311 entlangbewegt, und dann werden diese verschweißt.By turning a rotating body 20 as a tool for use in the joining process, with a round bar with a concave section 21 the small diameter at the lower end of this is introduced into connecting elements, and in this state, the rotating body 20 the butt section of the two elements 310 and 311 moved along, and then they are welded.

Ein im Wesentlichen flacher Grenzabschnitt, der zwischen dem Abschnitt 21 kleinen Durchmessers und dem Abschnitt 20a großen Durchmessers ausgebildet ist, ist ein wenig zu einem unteren Abschnitt, von oberen Abschnitten der Elemente 310 und 311, hin positioniert. Da die Länge des Abschnitts 21 kleinen Durchmessers kleiner als die Dicke der zwei Elemente 310 und 311 ist, erfolgt das Verschweißen nur an den Oberflächen der zwei Elemente 310 und 311. D.h., dass ein Reibrührschweißverfahren vom Typ ohne Eindringen ausgeführt wird.A substantially flat boundary section between the section 21 small diameter and the section 20a is formed of a large diameter, is a little to a lower section, from upper sections of the elements 310 and 311 , positioned towards. Because the length of the section 21 small diameter smaller than the thickness of the two elements 310 and 311 is, the welding takes place only on the surfaces of the two elements 310 and 311 , That is, a non-intrusion type friction stir welding method is performed.

In der 7 zeigt die Umgebung des rotierenden Körpers 20 einen Zustand mit plastischem Fließen. Ein plastisch fließender Körper in einem Gebiet 30 mit plastischem Fließen versucht, sich zu einer Oberfläche hin zu entleeren, jedoch ist die Bewegung größtenteils durch den Grenzabschnitt 20b eingeschränkt.In the 7 shows the environment of the rotating body 20 a condition with plastic flow. A plastically flowing body in a field 30 with plastic flow trying to deflate to a surface, however, the movement is largely through the boundary section 20b limited.

Im Ergebnis wirkt auf die Stoßfläche 313 der zwei Elemente 310 und 311 eine Kraft in einer Richtung nach unten und einer Querrichtung. Demgemäß wird der plastisch fließende Körper im Gebiet 30 mit plastischem Fließen zu einem tieferen Abschnitt ausgehend zwischen den Stoßflächen 313 und 313 herausgeschoben, und der Abstand zwischen den Stoßflächen 313 und 313 vergrößert sich.The result is impact on the impact surface 313 the two elements 310 and 311 a force in a downward direction and a transverse direction. Accordingly, the plastically flowing body becomes the area 30 with plastic flow to a deeper section starting between the abutment surfaces 313 and 313 pushed out, and the distance between the abutting surfaces 313 and 313 increases.

Im Ergebnis fließt, wie es in der 18 dargestellt ist, der plastisch fließende Körper 31 zum unteren Abschnitt des Gebiets 30 mit plastischem Fließen, und im unteren Abschnitt wird ein größerer Zwischenraum 313s erzeugt. Ferner ist der Volumenteil des plastisch fließenden Körpers 31, der zum Gebiet 30 mit plastischem Fließen herausfließt, unzureichend, und im Gebiet 30 mit plastischem Fließen bilden sich Hohlräume 330, die einen Defekt bilden. Daher kann kein normales Schweißen ausgeführt werden. Ferner zeigt das Gebiet mit plastischem Fließen im Wesentlichen eine Schweißnaht 30.As a result, as it flows in the 18 is shown, the plastically flowing body 31 to the lower section of the area 30 with plastic flow, and in the lower section becomes a larger gap 313s generated. Further, the volume part of the plastically flowing body 31 that to the area 30 flows out with plastic flow, insufficient, and in the area 30 with plastic flow cavities form 330 that make a defect. Therefore, normal welding can not be performed. Furthermore, the plastic flow area essentially exhibits a weld 30 ,

Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben den oben angegebenen Effekt durch verschiedene Versuche erkannt. Für die oben angegebenen Verbindungsformelemente vom I-Typ ohne Eindringen haben sie für den Fall, dass der zwischen den Stoßflächen 313 und 313 vor dem Verschweißen gebildete Zwischenraum mehr als 0,2 mm beträgt, herausgefunden, dass kein gutes Verschweißen ausgeführt werden kann.The inventors of the present invention have recognized the above-mentioned effect by various experiments. For the above-mentioned I-type connecting elements without intrusion, they have in the case that between the abutting surfaces 313 and 313 gap formed before welding is more than 0.2 mm, found that good welding can not be performed.

Ferner wird das Reibrührschweißen unter der Voraussetzung ausgeführt, dass der zwischen den Stoßflächen 313 und 313 ausgebildete Zwischenraum extrem klein ist, wie oben angegeben. Bei einem großen Konstruktionselement, wie eine Wagenkarosserie eines Schienenfahrzeugs zeigt, wenn ein Reibrührschweißen an extrudierten Rahmenelementen mit ungefähr 25 m ausgeführt wird, wird der Zwischenraum aufgrund der Genauigkeit des extrudierten Rahmenelements größer, weswegen es schwierig ist, den Schweißvorgang auszuführen.Further, the friction stir welding is performed on the premise that between the abutting surfaces 313 and 313 formed gap is extremely small, as stated above. In a large structural element, such as a car body of a railroad vehicle, when friction stir welding is performed on extruded frame members of about 25 m, the clearance becomes larger due to the accuracy of the extruded frame member, and therefore it is difficult to perform the welding operation.

Ferner wird dann, wenn das Verschweißen an hohlen Formelementen ausgeführt wird, eine Frontplatte eingebeult, weswegen es unmöglich ist, ein gutes Schweißen auszuführen. Ferner ist es am Anfangspunkt der Verschweißung schwierig, ein gutes Verschweißen auszuführen. Ferner ist es auch am Endpunkt der Verschweißung schwierig, ein gutes Verschweißen auszuführen.Further then, when the welding on executed hollow moldings is dented, a front panel, which is why it is impossible to good welding perform. Further, at the starting point of welding, it is difficult to perform good welding. Further It is also difficult at the end point of welding to perform a good welding.

Es ist eine erste bevorzugte Aufgabe der Erfindung, ein gutes Reibrührschweißen zu erzielen.It is a first preferred object of the invention to achieve a good friction stir welding.

Es ist eine zweite bevorzugte Aufgabe der Erfindung, ein Element wie ein hohles Formelement geeignet zu verschweißen.It a second preferred object of the invention is an element such as a hollow mold element suitable to weld.

Es ist eine dritte bevorzugte Aufgabe der Erfindung, eine leichte Struktur eines Elements wie eines hohlen Formelements zu erzielen.It is a third preferred object of the invention, a light structure to achieve an element like a hollow element.

Es ist eine vierte bevorzugte Aufgabe der Erfindung, an einem Anfangspunkt und einem Endpunkt eines Schweißvorgangs ein gutes Verschweißen zu erzielen.It is a fourth preferred object of the invention, at a starting point and an endpoint of a weld a good welding to achieve.

Gemäß einer Erscheinungsform ist durch die Erfindung ein Konstruktionskörper mit zwei durch Reibrührschweißen verbundenen Elementen, wie im Anspruch 1 dargelegt, geschaffen.According to one Appearance is by the invention a structural body with two connected by friction stir welding Elements as set out in claim 1, created.

Gemäß einer zweiten Erscheinungsform ist durch die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Körpers, wie es im Anspruch 5 dargelegt ist, geschaffen.According to one second aspect is the invention by a method for Producing such a body, as set forth in claim 5 created.

1 ist eine Längsschnittansicht, die eine Form eines Reibrührschweiß-Verbindungsverfahrens als Hintergrund zur Erfindung zeigt; 1 Fig. 15 is a longitudinal sectional view showing one form of a friction agitation joining method as background to the invention;

2 ist eine Längsschnittansicht, die das Verbindungselement nach dem Reibrührschweißen in der 1 zeigt; 2 is a longitudinal sectional view of the connecting element after the friction stir welding in the 1 shows;

3 ist eine Längsschnittansicht, die eine andere Ausführungsform eines Reibrührschweiß-Verbindungselements gemäß der Erfindung zeigt; 3 Fig. 15 is a longitudinal sectional view showing another embodiment of a friction stir welding connection member according to the invention;

4 ist eine Längsschnittansicht, die das Verbindungselement nach dem Reibrührschweißen in der 3 zeigt; 4 is a longitudinal sectional view of the connecting element after the friction stir welding in the 3 shows;

5 ist eine Längsschnittansicht, die ein weiteres Reibrührschweiß-Verbindungsverfahren als Hintergrund zur Erfindung zeigt; 5 Fig. 15 is a longitudinal sectional view showing another friction stir welding connection method as background to the invention;

6 ist eine Längsschnittansicht, die eine weitere Ausführungsform eines Reibrührschweiß-Verbindungselements gemäß der Erfindung zeigt; 6 Fig. 15 is a longitudinal sectional view showing another embodiment of a friction stir welding connection member according to the invention;

7 ist eine Längsschnittansicht, die eine weitere Ausführungsform eines Reibrührschweiß-Verbindungselements gemäß der Erfindung zeigt; 7 Fig. 15 is a longitudinal sectional view showing another embodiment of a friction stir welding connection member according to the invention;

8 ist eine Längsschnittansicht, die eine weitere Ausführungsform eines Reibrührschweiß-Verbindungselements gemäß der Erfindung zeigt; 8th Fig. 15 is a longitudinal sectional view showing another embodiment of a friction stir welding connection member according to the invention;

9 ist eine Längsschnittansicht, die das Verbindungselement nach dem Reibrührschweißen in der 8 zeigt; 9 is a longitudinal sectional view of the connecting element after the friction stir welding in the 8th shows;

10 ist eine Schrägansicht, die eine Ausführungsform einer Wagenkarosserie eines Schienenwagens zeigt, bei dem die Erfindung angewandt ist; 10 is an oblique view, which is an off guide form of a car body of a rail car, to which the invention is applied;

11 ist eine Längsschnittansicht, die eine weitere Ausführungsform eines Reibrührschweiß-Verbindungselements vor einem Verschweißen gemäß der Erfindung zeigt; 11 Fig. 15 is a longitudinal sectional view showing another embodiment of a friction stir welding connection member before welding according to the invention;

12 ist eine Längsschnittansicht, die einen wesentlichen Abschnitt des Verbindungselements vor einem Verschweißen gemäß der Erfindung zeigt; 12 Fig. 15 is a longitudinal sectional view showing a substantial portion of the connecting member before welding according to the invention;

13 ist eine Längsschnittansicht, die eine weitere Ausführungsform eines Reibrührschweiß-Verbindungselements vor einem Verschweißen gemäß der Erfindung zeigt; 13 Fig. 15 is a longitudinal sectional view showing another embodiment of a friction stir welding connection member before welding according to the invention;

14 ist eine Längsschnittansicht, die eine weitere Ausführungsform eines Reibrührschweiß-Verbindungselements vor einem Verschweißen gemäß der Erfindung zeigt; 14 Fig. 15 is a longitudinal sectional view showing another embodiment of a friction stir welding connection member before welding according to the invention;

15 ist eine Längsschnittansicht, die eine weitere Konstruktion eines Reibrührschweiß-Verbindungselements zeigt, bei dem es sich um keine Ausführungsform der Erfindung handelt. 15 Fig. 15 is a longitudinal sectional view showing another construction of a friction stir welding connection member which is not an embodiment of the invention.

16 ist eine Längsschnittansicht, die ein Reibrührschweiß-Verbindungselement gemäß einem Vergleichsbeispiel zeigt; 16 FIG. 15 is a longitudinal sectional view showing a friction agitation joining member according to a comparative example; FIG.

17 ist eine Längsschnittansicht, die das Verbindungselement während eines Reibrührschweißens in der 16 zeigt; 17 is a longitudinal sectional view illustrating the connecting element during a friction stir welding in the 16 shows;

18 ist eine Längsschnittansicht, die das Verbindungselement nach dem Reibrührschweißen in der 16 zeigt; und 18 is a longitudinal sectional view of the connecting element after the friction stir welding in the 16 shows; and

19 ist eine Längsschnittansicht, die das Verbindungselement nach dem Reibrührschweißen beim Vergleichsbeispiel zeigt. 19 FIG. 15 is a longitudinal sectional view showing the connecting member after the friction stir welding in the comparative example. FIG.

Nun werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert. Ein Material für jedes der Metallelemente 10 und 11 als zu verschweißende Elemente ist beispielsweise eine Aluminiumlegierung. Jedes der Metallelemente kann bei einer Wagenkarosserie eines Schienenwagens angewandt werden, wie es in den 8 bis 10 dargestellt ist.Embodiments of the invention will now be explained with reference to the figures. A material for each of the metal elements 10 and 11 as an element to be welded, for example, an aluminum alloy. Each of the metal elements may be applied to a car body of a railway car, as shown in FIGS 8th to 10 is shown.

Nun wird das in den 1 und 2 dargestellte Verfahren erläutert. An allen Seiten einer Stoßfläche der zu verschweißenden Elemente 10 und 11 (beispielsweise einer Aluminiumlegierung) sind schräge Flächen 12 vorhanden. Im Stoßabschnitt der Oberseiten der Elemente 10 und 11 wird das Zentrum eines Abschnitts 21 kleinen Durchmessers eines rotierenden Körpers 20 positioniert.Now that will be in the 1 and 2 illustrated method explained. On all sides of an abutting surface of the elements to be welded 10 and 11 (For example, an aluminum alloy) are sloping surfaces 12 available. In the bumper section of the tops of the elements 10 and 11 becomes the center of a section 21 small diameter of a rotating body 20 positioned.

Der rotierende Körper 20 verfügt am Vorderende eines Rundstabs mit großem Durchmesser über den Abschnitt kleinen Durchmessers. Das Verschweißen wird durch Drehen des rotierenden Körpers 20, der in die Elemente 10 und 11 eingeführt ist, ausgeführt, wobei er einer Verbindungslinie entlangbewegt wird.The rotating body 20 has a small diameter section at the front end of a large diameter round bar. The welding is done by turning the rotating body 20 that in the elements 10 and 11 is introduced, being moved along a connecting line.

Ein zwischen dem Abschnitt 20a großen Durchmessers und dem Abschnitt 21 kleinen Durchmessers des rotierenden Körpers 20 ausgebildeter Grenzabschnitt 20b ist zur Seite des Abschnitts 20a großen Durchmessers vertieft, und er verfügt über eine Kreisbogenform. Der Abschnitt 21 kleinen Durchmessers ist mit einem Schraubelement ausgebildet. Während einer Schweißbearbeitung wird der Abschnitt 20a großen Durchmessers, hinsichtlich der Mittelachse des rotierenden Körpers 20 entgegen der Bewegungsrichtung desselben nach hinten geneigt.One between the section 20a large diameter and the section 21 small diameter of the rotating body 20 trained border section 20b is to the side of the section 20a deepened and he has a circular arc shape. The section 21 small diameter is formed with a screw. During a welding process, the section becomes 20a large diameter, with respect to the central axis of the rotating body 20 the same inclined backwards against the direction of movement.

Im Ergebnis tritt das Hinterende des Grenzabschnitts 20 in die Elemente 10 und 11 ein, jedoch wird sein Vorderende in den oberen Abschnitten der Elemente 10 und 11 positioniert. Das oben genannte "Hinterende" und das "Vorderende" usw. beziehen sich auf die Bewegungsrichtung des rotierenden Körpers 20. Das Vorderende des Abschnitts 21 kleinen Durchmessers dringt nicht in die E-lemente 10 und 11 ein.As a result, the rear end of the boundary portion occurs 20 in the elements 10 and 11 but its front end becomes in the upper sections of the elements 10 and 11 positioned. The above-mentioned "rear end" and "front end" etc. refer to the direction of movement of the rotating body 20 , The front end of the section 21 small diameter does not penetrate into the ele- ments 10 and 11 one.

Um ein Verschweißen auszuführen, werden die Elemente 10 und 11 durch eine Schraube oder eine Vorrichtung ausgehend von einem oberen Abschnitt auf ein Bettgestell 40 heruntergedrückt und auf diesem eingeschränkt. Das Intervall in der horizontalen Richtung der Elemente 10 und 11 ist klein, und die schrägen Flächen stehen in Kontakt oder der Abstand zwischen den Stoßflächen ist so klein wie möglich gemacht.To perform a welding, the elements become 10 and 11 by a screw or a device starting from an upper portion on a bed frame 40 depressed and restricted to this. The interval in the horizontal direction of the elements 10 and 11 is small, and the inclined surfaces are in contact or the distance between the abutment surfaces is made as small as possible.

Der Kontakt zwischen den schrägen Zwischenräumen 12 wird durch Druckausübung auf das Element 10 zum Element 11 hin ausgeführt (in der 1 die Richtungen nach links und rechts). Während der Schweißbearbeitung werden die linke und die rechte Seite des rotierenden Körpers 20 vom oberen Teil her gegen das Bettgestell 40 gedrückt.The contact between the oblique spaces 12 is by applying pressure to the element 10 to the element 11 carried out (in the 1 the directions to the left and right). During welding, the left and right sides of the rotating body become 20 from the upper part against the bed frame 40 pressed.

Da die schrägen Flächen 12 im Wesentlichen in Kontakt gebracht sind, kann das Fließen eines plastisch fließenden Körpers hinsichtlich des Herausfließens in einen tieferen Abschnitt eingeschränkt werden. Im Ergebnis kann die Erzeugung eines Zwischenraums entsprechend dem Herausfließen des Elements eingeschränkt werden, und es ist möglich, ein gutes Reibrührschweißen auszuführen, wie es in der 2 dargestellt ist. Die Bezugszahl 30 kennzeichnet eine durch das Reibrührschweißen erzeugte Schweißnaht. Die Konfiguration der in der 2 dargestellten Schweißnaht 30 ist schematisch wiedergegeben.Because the sloping surfaces 12 are substantially brought into contact, the flow of a plastically flowing body can be limited in terms of flowing out into a deeper section. As a result, the generation of a clearance corresponding to the outflow of the element can be restricted, and it is possible to perform a good friction stir welding as shown in FIG 2 is shown. The reference number 30 indicates a weld produced by the friction stir welding. The configuration of the in the 2 illustrated weld 30 is shown schematically.

Der Abschnitt der Schweißnaht 30 im oberen Seitenabschnitt des Elements 10 wird durch die schräge Fläche 12 des unteren Seitenabschnitts des Elements 11 abgestützt. Im Ergebnis verbiegt das Element 10 in der Nähe der Schweißnaht 30 nicht aufgrund einer großen vertikalen Kraft, die bei der Bearbeitung durch Reibrührschweißen wirkt. Dies wird durch Entfernen der schrägen Fläche 12 vom Element 11 leicht ersichtlich.The section of the weld 30 in the upper side section of the element 10 gets through the sloping surface 12 the lower side of the element 11 supported. As a result, the element bends 10 near the weld 30 not due to a large vertical force acting during friction stir welding. This is done by removing the sloping surface 12 from the element 11 easily seen.

Ferner kann, da die schräge Fläche 12 vorhanden ist, das Element 11 nicht im oberen Abschnitt zum Element 10 hin positioniert werden, und demgemäß kann ein Absenken der Höhe einer Oberseite verringert werden. Insbesondere dann, wenn die schrägen Flächen 12 der Elemente 10 und 11 in Kontakt stehen, ist ein großer Effekt zu erwarten.Furthermore, since the oblique surface 12 is present, the element 11 not in the upper section to the element 10 and thus lowering of the height of a top can be reduced. Especially if the sloping surfaces 12 of the elements 10 and 11 In contact, a big effect is expected.

Bei der oben angegebenen Konstruktion kann beispielsweise selbst dann, wenn der Abstand der Stoßflächen vor dem Verschweißen nicht mehr als 0,2 mm beträgt, ein gutes Verschweißen ausgeführt werden. Ein Bauelement wird durch Verschweißen der zwei Elemente 10 und 11 hergestellt.For example, in the above construction, even if the distance of the abutting surfaces before welding is not more than 0.2 mm, good welding can be performed. A component is made by welding the two elements 10 and 11 produced.

Die schräge Fläche 12 kann mit einer geraden Linie oder einem Kreisbogen, der im oberen Abschnitt etwas über einen konkaven Abschnitt verfügt, ausgebildet sein. Das Verschweißen der unteren Abschnittsseite der Stoßflächen erfolgt durch Umkehren der Elemente oder unter Verwendung einer Konstruktion, wobei ein in der 5 dargestelltes Verfahren angewandt wird.The sloping surface 12 may be formed with a straight line or a circular arc having a concave portion in the upper portion. The welding of the lower portion side of the abutment surfaces by reversing the elements or using a construction, wherein a in the 5 illustrated method is applied.

Bei einer in den 3 und 4 dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist eine Stoßfläche eines Verbindungsabschnitts der Elemente 10 und 11, entsprechend dem Reibrührschweißen, mit einer vertikalen Fläche 13 ausgebildet, und ein unterer Abschnitt derselben ist mit der schrägen Fläche 12 ausgebildet. Zumindest die schräge Fläche 12 ist im unteren Abschnitt ausgehend von der Schweißnaht 30 vorhanden.At one in the 3 and 4 illustrated embodiment of the invention is an abutting surface of a connecting portion of the elements 10 and 11 , according to the friction stir welding, with a vertical surface 13 formed, and a lower portion thereof is with the inclined surface 12 educated. At least the sloping surface 12 is in the lower section starting from the weld 30 available.

Es ist wünschenswert, dass die schräge Fläche 12 mit der Schweißnaht 30 in Kontakt steht. Die vertikale Fläche 13 verläuft orthogonal zu den Außenseiten der oberen Abschnitte der Elemente 10 und 11. Ferner stehen in einem oberen Abschnitt der vertikalen Fläche 13 Vorsprungsabschnitte 14 vor, so dass ein Vorsprungsabschnitt im äußeren Abschnitt (in der 3 im oberen Abschnitt) von den Außenseiten der Elemente 10 und 11 vorsteht.It is desirable that the sloping surface 12 with the weld 30 in contact. The vertical surface 13 is orthogonal to the outsides of the upper portions of the elements 10 and 11 , Further, in an upper portion of the vertical surface 13 projection portions 14 in front of, so that a projection portion in the outer portion (in the 3 in the upper section) from the outside of the elements 10 and 11 protrudes.

Die Form des Vorsprungsabschnitts 14 ist die eines Trapezes, wie es in der 3 dargestellt ist, wenn die zwei Vorsprungsabschnitte 14 und 14 stumpf aneinander liegen. Während des Schweißens wird der Grenzabschnitt 20b an einem Außenabschnitt bezogen auf die Außenseite eines nicht vorstehenden Ab- schnitts der Elemente 10 und 11 positioniert. D.h., dass der Grenzabschnitt 20b zwischen der Spitze des Vorsprungsabschnitts 14 und dem nicht vorstehenden Abschnitt positioniert wird, d.h., dass der Grenzabschnitt im Vorsprungsabschnitt 14 positioniert wird.The shape of the protrusion section 14 is that of a trapeze as it is in the 3 is shown when the two projecting portions 14 and 14 dull together. During welding, the boundary section becomes 20b at an outer portion with respect to the outside of a non-protruding portion of the elements 10 and 11 positioned. Ie that the border section 20b between the tip of the protrusion portion 14 and the non-projecting portion, that is, the boundary portion in the projecting portion 14 is positioned.

Das Vorderende des rotierenden Körpers 20 in der Bewegungsrichtung wird in einem oberen Abschnitt in Bezug auf die Oberseiten der Vorsprungsabschnitte 14 und 14 positioniert. Das Vorderende (in der 3 das Unterende des Abschnitts 21 kleinen Durchmessers wird am oberen Ende der schrägen Fläche 12 positioniert. h ≤ h.The front end of the rotating body 20 in the moving direction becomes in an upper portion with respect to the upper sides of the projecting portions 14 and 14 positioned. The front end (in the 3 the bottom of the section 21 small diameter is at the top of the sloping surface 12 positioned. h ≤ h.

Bei der oben angegebenen Konstruktion kann, im Vergleich zum Fall der 1, da der Schweißabschnitt (die Schweißnaht 30) eine vertikale Fläche ist, dieser Schweißabschnitt symmetrisch ausgebildet werden, wobei der Abschnitt 21 kleinen Durchmessers das Zentrum bildet.In the above construction, compared to the case of 1 because the welding section (the weld 30 ) is a vertical surface, this welding portion are formed symmetrically, wherein the portion 21 small diameter forms the center.

Ferner fließt selbst dann, wenn der zwischen den Elementen 10 und 11 erzeugte Zwischenraum groß ist, da die Vorsprungsabschnitte 14 und 19 vorhanden sind, das Element, das sich dem plastischen Fluid in den Vorsprungsabschnitten 14 und 14 zeigt, aus dem Zwischenraum zwischen den vertikalen Flächen 13 heraus. Im Ergebnis treten in der Schweißnaht 30 keine freien Hohlräume auf.Further, even if that flows between the elements 10 and 11 generated gap is large, since the protrusion sections 14 and 19 are present, the element that is the plastic fluid in the protrusion sections 14 and 14 shows, from the space between the vertical surfaces 13 out. As a result, occur in the weld 30 no free cavities.

Wenn die Endabschnitt der Elemente 10 und 11 stumpf aneinander sitzen, wird selbst dann eine Größenkontrolle ausgeführt, wenn die vertikalen Flächen 13 und 13 nicht in Kontakt miteinander stehen, wobei die schrägen Flächen 12 und 12 in Kontakt miteinander zu bringen sind oder aneinander anzunähern sind.When the end section of the elements 10 and 11 Sitting dull against each other, a size control is performed even if the vertical surfaces 13 and 13 not in contact with each other, with the sloping surfaces 12 and 12 are in contact with each other or are to approach each other.

Ferner wird, während der Schweißbearbeitung, die Höhenposition des Grenzabschnitts 20b des Abschnitts 21 kleinen Durchmessers und des Abschnitts 20a großen Durchmessers des rotierenden Körpers 20 im Bereich einer Höhe h3 positioniert. D.h. das Zentrum des Vorsprungsabschnitts 14 wird in der vertikalen Fläche 13 positioniert. Die Breite L1 der oberen Enden der zwei Vorsprungsabschnitte 14 und 14 ist größer als der Durchmesser des Abschnitts 20a großen Durchmessers des rotierenden Körpers 20.Further, during welding processing, the height position of the boundary portion becomes 20b of the section 21 small diameter and section 20a large diameter of the rotating body 20 positioned at a height h3. That is, the center of the projecting portion 14 will be in the vertical area 13 positioned. The width L1 of the upper ends of the two projection portions 14 and 14 is greater than the diameter of the section 20a large diameter of the rotating body 20 ,

Dies wird dann berücksichtigt, wenn die Position des Abschnitts 21 kleinen Durchmessers gegenüber der vertikalen Fläche verrutscht ist. Nachdem die Reibrührschweißbearbeitung ausgeführt ist, werden die Vorsprungsabschnitte 14 und 14, die die Außenseiten der Wagenkarosserie des Schienenwagens bilden, abgeschnitten. Da die Höhenposition des Grenzabschnitts 20b des rotierenden Körpers 20 im Vorsprungsabschnitt 14 positioniert ist, wie oben angegeben, liegt eine Schnittgröße vor.This is then taken into account when the position of the section 21 small diameter slipped relative to the vertical surface. After the friction stir welding is carried out, become the protrusion sections 14 and 14 , which form the outsides of the car body of the rail car, cut off. Because the height position of the border section 20b of the rotating body 20 in the projection section 14 is positioned, as stated above, there is a cutting size.

Im Ergebnis werden die Vorsprungsabschnitte 14 und 14, wenn sie abgeschnitten werden, zu einer ebenen Fläche, und es ist kein vertiefter Abschnitt vorhanden. Demgemäß ist es wünschenswert, eine Seite eines Vorsprungsabschnitts 14 an der Außenseite der Wagenkarosserie anzuordnen.As a result, the protrusion portions become 14 and 14 when cut off, to a flat surface, and there is no recessed section. Accordingly, it is desirable to have one side of a protrusion portion 14 to arrange on the outside of the car body.

Durch den rotierenden Körper 20 werden die Metalle der Vorsprungsabschnitte 14 und 14 zum Zwischenraum der vertikalen Flächen 13 und 13 bewegt, und dieser Zwischenraum wird aufgefüllt. Im Ergebnis haben die Erfinder durch Versuche an einem Aluminiumlegierungselement deutlich klargestellt, dass der Toleranzwert betreffend den Zwischenraum der vertikalen Flächen 13 und 13 vor dem Schweißen um ungefähr 1 mm vergrößert werden kann.Through the rotating body 20 become the metals of the protrusion sections 14 and 14 to the space between the vertical surfaces 13 and 13 moves, and this gap is filled up. As a result, the inventors have made it clear by experiments on an aluminum alloy member that the tolerance value regarding the clearance of the vertical surfaces 13 and 13 can be increased by about 1 mm before welding.

Während der Schweißbearbeitung kann selbst dann ein gutes Verschweißen ausgeführt werden, wenn die Position des unteren Endes des Abschnitts 21 kleinen Durchmessers an der vertikalen Fläche 13 positioniert ist, die etwas im oberen Abschnitt gegenüber dem Verbindungsabschnitt zwischen der schrägen Fläche 12 und der vertikalen Fläche 13 der Stoßflächen der Elemente 10 und 11 liegt.During welding machining, good welding can be performed even if the position of the lower end of the section 21 small diameter on the vertical surface 13 positioned slightly in the upper portion opposite the connecting portion between the inclined surface 12 and the vertical surface 13 the abutting surfaces of the elements 10 and 11 lies.

Bei einem durch die 5 veranschaulichten Verfahren wird das erste Rührschweißen gleichzeitig von der Ober- und der Unterseite her an den Elementen 10 und 11 der in der 1 dargestellten Ausführungsform ausgeführt. An einer Stoßfläche der Oberseite der Elemente 10 und 11 für das Zentrum des Abschnitts 21 kleinen Durchmessers eines rotierenden Körpers 20 im oberen Abschnitt positioniert.At one by the 5 illustrated method, the first stir welding simultaneously from the top and the bottom of the elements 10 and 11 the Indian 1 illustrated embodiment executed. At an abutment surface of the top of the elements 10 and 11 for the center of the section 21 small diameter of a rotating body 20 positioned in the upper section.

An einer Stoßfläche der Unterseite der Elemente 10 und 11 für das Zentrum des Abschnitts 21 kleinen Durchmessers eines rotierenden Körpers 20 eines unteren Abschnitts positioniert. Der Abschnitt 21 kleinen Durchmessers des rotierenden Körpers 20 des unteren Abschnitts wird zum oberen Abschnitt hin ausgerichtet. Unter der Bedingung, dass die Positionen der Bewegungsrichtungen der zwei rotierenden Körper 20 und 20 gleich sind, werden sie mit derselben Geschwindigkeit bewegt, und das Reibrührschweißen wird ausgeführt.At an abutment surface of the bottom of the elements 10 and 11 for the center of the section 21 small diameter of a rotating body 20 a lower section positioned. The section 21 small diameter of the rotating body 20 of the lower section is aligned towards the upper section. On the condition that the positions of the directions of movement of the two rotating bodies 20 and 20 are the same, they are moved at the same speed, and the friction stir welding is carried out.

D.h., dass dafür gesorgt wird, dass ein Arbeitspunkt einer Last (einer Kraft zum Einführen des rotierenden Körpers 20 in das Element) für den rotierenden Körper 20 des oberen Abschnitts sowie ein Arbeitspunkt einer Last entsprechend dem rotierenden Körper 20 des unteren Abschnitts nicht weit voneinander getrennt sind. Daher werden Biegungen der Elemente 10 und 11 verhindert. Am Umfang des rotierenden Körpers 20 des unteren Abschnitts ist kein Bettgestell 400 vorhanden. Ein Bettgestell 40 ist zur vertikalen Richtung des rotierenden Körpers 20 des oberen Abschnitts hin positioniert.That is, it is ensured that an operating point of a load (a force for inserting the rotating body 20 in the element) for the rotating body 20 of the upper portion and an operating point of a load corresponding to the rotating body 20 of the lower section are not far apart. Therefore, bends of the elements 10 and 11 prevented. At the circumference of the rotating body 20 the lower section is not a bed frame 400 available. A bedstead 40 is to the vertical direction of the rotating body 20 positioned in the upper section.

Beim Verschweißen des unteren Abschnitts kann ein Verbiegen desselben eingeschränkt werden, da der Verbindungsabschnitt des Elements 11 durch die schräge Fläche desselben abgestützt wird.In welding the lower portion, bending thereof can be restricted because the connecting portion of the member 11 supported by the inclined surface thereof.

Bei einer in der 6 dargestellten Ausführungsform sind die Stoßflächen der Oberseite und der Unterseite der Elemente 10 und 11 durch die vertikalen Flächen 13 und 13 gebildet. In der vertikalen Richtung der vertikalen Fläche 13 des oberen Abschnitts existiert keine vertikale Fläche 13 des unteren Abschnitts. Die beiden vertikalen Flächen sind durch eine zwischen ihnen liegende schräge Fläche 12 verbunden.At one in the 6 illustrated embodiment, the abutting surfaces of the top and bottom of the elements 10 and 11 through the vertical surfaces 13 and 13 educated. In the vertical direction of the vertical surface 13 of the upper section, there is no vertical surface 13 of the lower section. The two vertical surfaces are by an inclined surface lying between them 12 connected.

Bei einer in der 7 dargestellten Ausführungsform sind die Stoßflächen der Oberseite und der Unterseite der Elemente 10 und 11 mit vertikalen Flächen 13 und 13 ausgebildet. Die vertikalen Flächen 13 und 13 des unteren Abschnitts existieren in einer Verlängerungslinie der vertikalen Flächen 13 und 13 des oberen Abschnitts.At one in the 7 illustrated embodiment, the abutting surfaces of the top and bottom of the elements 10 and 11 with vertical surfaces 13 and 13 educated. The vertical surfaces 13 and 13 of the lower section exist in an extension line of the vertical surfaces 13 and 13 of the upper section.

Die Stoßflächen zwischen den oberen und unteren vertikalen Flächen 13 und 13 sind mit V-förmigen, schrägen Flächen 12 und 12 ausgebildet. Ein Endabschnitt des Elements 11 ist mit einem V-förmigen, konkaven Abschnitt ausgebildet, und ein Endabschnitt des Elements 10 ist mit einem V-förmigen, vertieften Abschnitt ausgebildet. Wenn die Endabschnitte der Elemente 10 und 11 stumpf aneinander gesetzt sind, erfolgt eine Dimensionskontrolle selbst dann, wenn die vertikalen Flächen nicht miteinander in Kontakt gebracht sind, wobei die schrägen Flächen 12 und 12 miteinander in Kontakt stehen oder aneinander angenähert sind. Beispielsweise ist der Abstand der schrägen Flächen 12 und 12 des vertieften Abschnitts kleiner als der Abstand der schrägen Flächen 12 und 12 des konkaven Abschnitts ausgebildet.The abutment surfaces between the upper and lower vertical surfaces 13 and 13 are with V-shaped, sloping surfaces 12 and 12 educated. An end section of the element 11 is formed with a V-shaped concave portion, and an end portion of the element 10 is formed with a V-shaped, recessed portion. When the end sections of the elements 10 and 11 Dimensional control is done even when the vertical surfaces are not brought into contact with each other, wherein the inclined surfaces 12 and 12 are in contact with each other or are close to each other. For example, the distance of the inclined surfaces 12 and 12 of the recessed portion is smaller than the distance of the oblique surfaces 12 and 12 formed of the concave portion.

Bei der oben genannten Konstruktion können, da der rotierende Körper 30 des unteren Abschnitts im Wesentlichen im unteren Abschnitt des rotierenden Körpers 20 des oberen Abschnitts positioniert wird, Verbiegungen der Elemente 10 und 11 weiter verringert werden. Ferner kann durch Anbringen der V-förmigen, schrägen Flächen 12 ein Verrutschen in der oberen und unteren Richtung der Elemente 10 und 11 verhindert werden. Im Ergebnis kann ein gutes Reibrührschweißen erzielt werden.In the above construction, because of the rotating body 30 of the lower portion substantially in the lower portion of the rotating body 20 the upper section is positioned, bending the elements 10 and 11 be further reduced. Further, by attaching the V-shaped inclined surfaces 12 a slippage in the upper and lower direction of the elements 10 and 11 be prevented. As a result, good friction stir welding can be achieved.

Ferner sind der Bodenabschnitt des V-förmigen, vertieften Abschnitts des Elements 10 und der Kopfabschnitt des V-förmigen, konkaven Abschnitts des Elements 11 nicht vorhanden, sondern es ist eine trapezförmige Struktur ausgebildet. Ferner ist zwischen den vertikalen Flächen 15 und 15 der Elemente 10 und 11 ein Zwischenraum 16 vorhanden. Bei dieser Konstruktion wird der Kontakt zwischen der oberen und der unteren vertikalen Fläche 13 und 13 leicht gebildet.Further, the bottom portion of the V-shaped recessed portion of the element 10 and the head portion of the V-shaped concave portion of the element 11 not present, but it is a trapezoidal structure formed. Furthermore, between the vertical surfaces 15 and 15 of the elements 10 and 11 a gap 16 available. In this construction, the contact between the upper and the lower vertical surface 13 and 13 easily formed.

Durch Anbringen der schrägen Flächen 12 der Elemente 10 und 11 kann ein Herausfließen der Metalle während des Reibrührschweißens verhindert werden. Wie es in der 19 dargestellt ist, wird als den schrägen Flächen 12 entsprechende Konstruktion eine solche in Betracht gezogen, dass Flächen 395 und 346 parallel zu den Außenseiten der Elemente 340 und 341 vorhanden sind, und durch diese Flächen wird das Herausfließen der Metalle verhindert.By attaching the sloping surfaces 12 of the elements 10 and 11 it is possible to prevent the metals from flowing out during the friction stir welding. As it is in the 19 is shown as the oblique surfaces 12 appropriate construction considered such that surfaces 395 and 346 parallel to the outside of the elements 340 and 341 are present, and through these surfaces, the outflow of the metals is prevented.

Jedoch ist es erforderlich, den Abstand zwischen den Flächen 345 und 356 des Elements 340 größer als den Abstand zwischen den Flächen 356 und 356 des Elements 341 zu machen. Zwischen den Flächen 345 und den Flächen 356 wird ein Zwischenraum gebildet. Im Ergebnis fließt der plastisch fließende Körper zu diesem Zwischenraum heraus, und es kann leicht ein Defekt auftreten. Andernfalls sind Flansche 343 und 343 des Elements 390 so ausgebildet, dass eine Biegung zur Innenseite hin vorliegt.However, it is necessary to keep the distance between the surfaces 345 and 356 of the element 340 greater than the distance between the surfaces 356 and 356 of the element 341 close. Between the surfaces 345 and the surfaces 356 a gap is formed. As a result, the plastically flowing body flows out to this gap, and a defect can easily occur. Otherwise, flanges are 343 and 343 of the element 390 designed so that there is a bend towards the inside.

Wenn der Vorsprungsabschnitt 14 nicht vorhanden ist, ist die Biegung erkennbar. Wenn der Vorsprungsabschnitt 14 vorhanden ist, ist es erforderlich, ihn unter Berücksichtigung des oben genannten Zwischenraums groß zu machen, und die Kosten werden hoch. Bei der in der 7 dargestellten Ausführungsform kann dann, wenn der Abstand zwischen den Elementen 10 und 11 einer Entfernung entspricht, etwas ähnliches auftreten, da jedoch die schrägen Flächen vorhanden sind, ist aus einem Verstärkungsgesichtspunkt für eine Verstärkung ge sorgt, und im Ergebnis wird die Verbiegung des Endabschnitts des Elements 10 verringert.When the projecting portion 14 is not present, the bend is recognizable. When the projecting portion 14 is present, it is necessary to make it large in consideration of the above gap, and the cost becomes high. When in the 7 illustrated embodiment can then, when the distance between the elements 10 and 11 corresponding to a distance, somewhat similar to occur, however, since the inclined surfaces are present, reinforcement is provided from a reinforcement point of view, and as a result, the deflection of the end portion of the element becomes 10 reduced.

Wie oben angegeben, treten im Rahmenelement der 12 leicht zwei nächste Zwischenräume auf. Einer der zwei Zwischenräume ist ein solcher zwischen den Flächen 345 und 356. Der andere der zwei Zwischenräume ist ein solcher zwischen einem Vorderende (einer vertikalen Fläche) des Flanschs 343 und einer Verbindungsfläche (einer vertikalen Fläche) des Formelements 341. Diese zwei Zwischenräume haben einen großen Einfluss auf das Reibrührschweißen.As stated above, occur in the frame element of 12 easily two next spaces on. One of the two spaces is one between the surfaces 345 and 356 , The other of the two spaces is one between a front end (a vertical surface) of the flange 343 and a connection surface (a vertical surface) of the feature element 341 , These two spaces have a great influence on the friction stir welding.

Dies gilt unter der Berücksichtigung insbesondere der von der 7 bis zur 13 dargestellten Ausführungsformen. D.h., da die schrägen Flächen 12 für eine Kontaktbildung vorhanden sind, ist der einzige Zwischenraum derjenigen der vertikalen Fläche 13, und infolgedessen können die Schweißbedingungen gut sein.This applies under consideration in particular of the 7 to 13 illustrated embodiments. That is, because the sloping surfaces 12 for contact formation, the only gap is that of the vertical surface 13 , and as a result, the welding conditions can be good.

Bei von der 8 bis zur 14 dargestellten Ausführungsformen ist ein Anwendungsbeispiel für die Wagenkarosserie des Schienenwagens dargestellt. In der 10 besteht die Wagenkarosserie des Schienenwagens aus einem seitlichen Konstruktionskörper 50, der eine Seitenfläche der Wagenkarosserie bildet, einem oberen Dachfläche-Konstruktionskörper 51, einem unteren Boden-Konstruktionskörper 52 sowie einem Endabschnitt an einem Ende-Konstruktionskörper 53 in der Längsrichtung.At by the 8th to 14 illustrated embodiments, an application example of the car body of the rail car is shown. In the 10 the car body of the rail car consists of a lateral structural body 50 that forms a side surface of the car body, an upper roof construction body 51 , a bottom floor construction body 52 and an end portion at an end construction body 53 in the longitudinal direction.

Der seitliche Konstruktionskörper 50 wird durch paralleles Anordnen mehrerer extrudierter Rahmenelemente 60 und 70 und durch Verschweißen eines Stoßabschnitts derselben entsprechend der Reibrührschweißbearbeitung aufgebaut. Sowohl der Dach-Konstruktionskörper 51 als auch der Boden-Konstruktionskörper 52 sind ähnlich wie der seitliche Konstruktionskörper 50 aufgebaut.The lateral construction body 50 is done by arranging several extruded frame elements in parallel 60 and 70 and constructed by welding a butt portion thereof according to the friction stir welding machining. Both the roof construction body 51 as well as the ground construction body 52 are similar to the lateral construction body 50 built up.

Das Verschweißen zwischen dem seitlichen Konstruktionskörper 50 und dem Dach-Konstruktionskörper 51 sowie das Verschweißen zwischen dem seitlichen Konstruktionskörper 50 und dem Boden-Konstruktionskörper 51 werden unter Verwendung eines MIG(Metallelektrode-Inertgas)-Schweißvorgangs usw. ausgeführt.The welding between the lateral structural body 50 and the roof construction body 51 and the welding between the lateral structural body 50 and the ground construction body 51 are carried out using MIG (Metal Electrode Inert Gas) welding, etc.

In den 8 und 9 entsprechen die extrudierten Rahmenelemente 60 und 70 den Elementen 10 bzw. 11 der von der 1 bis zur 7 dargestellten Ausführungsform.In the 8th and 9 correspond to the extruded frame elements 60 and 70 the elements 10 respectively. 11 the one of the 1 to 7 illustrated embodiment.

Die extrudierten Rahmenelemente 60 und 70 bestehen aus Frontplatten 61 und 71, die die Außenseite der Wagenkarosserie bilden, mehreren Rippen 62, 63 sowie 72, 73 an der Wageninnenseite sowie Frontplatten 65, 66 sowie 75, 76, die an den vorderen Abschnitten der Rippen vorhanden sind. Entlang der Breitenrichtung der extrudierten Rahmenelemente 60 und 70 sind mehrere Rippen 73 und 73 sowie mehrere Frontplatten 66 und 76 vorhanden. Mit den Frontplatten 65, 66 sowie 75, 76 sind eine Stütze (im Fall des seitlichen Konstruktionskörpers 50, nicht dargestellt), ein Sparren (im Fall des Dach-Konstruktionskörpers 51, nicht dargestellt) und ein Querträger (im Fall des Boden-Konstruktionskörpers 52, nicht dargestellt) sowie Installationssitze für verschiedene Komponenten verschweißt. Die Konfiguration des Verbindungsformelements ist im Wesentlichen ähnlich der in der 7. Ähnlich wie bei der in der 7 dargestellten Ausführungsform wird das Reibrührschweißen gleichzeitig für die Ober- und die Unterseite ausgeführt.The extruded frame elements 60 and 70 consist of front panels 61 and 71 that form the outside of the car body, several ribs 62 . 63 such as 72 . 73 on the inside of the car as well as front panels 65 . 66 such as 75 . 76 which are present at the front portions of the ribs. Along the width direction of the extruded frame members 60 and 70 are several ribs 73 and 73 as well as several front panels 66 and 76 available. With the front panels 65 . 66 such as 75 . 76 are a support (in the case of the lateral structural body 50 , not shown), a rafter (in the case of the roof construction body 51 not shown) and a cross member (in the case of the floor construction body 52 , not shown) as well as installation seats for various components welded. The configuration of the connection form element is substantially similar to that in FIG 7 , Similar to the one in the 7 In the illustrated embodiment, the friction stir welding is performed simultaneously for the top and the bottom.

An den Frontplatten 65 und 75 ist eine Rolle (nicht dargestellt) zum Lagern des rotierenden Körpers 20 des oberen Abschnitts vorhanden. Ein Ende des Rahmenelements 60 verfügt über eine konkave Trapezform, und ein Ende des Rahmenelements 70 verfügt über eine vertiefte Trapezform. Ein anderes Ende des Rahmenelements 60 verfügt über die Form des oben genannten einen Endes des Rahmenelements 70 oder die Form des oben genannten einen Endes des Rahmenelements 60. Die zwei Rahmenelemente können zusammengebaut werden.On the front panels 65 and 75 is a roller (not shown) for supporting the rotating body 20 of the upper section available. One end of the frame element 60 has a concave trapezoidal shape, and one end of the frame element 70 has a recessed trapezoidal shape. Another end of the frame element 60 has the shape of the above one end of the frame member 70 or the shape of the above-mentioned one end of the frame member 60 , The two frame elements can be assembled.

Die extrudierten Rahmenelement 60 und 70 verfügen über Doppelebenestrukturen, wie oben angegeben. Eine der Ebenen besteht aus den Frontplatten 61 und 71, und die andere der Ebenen besteht aus den Frontplatten 65, 66 sowie 75 und 76. Entgegen der oben genannten Struktur mit zwei Ebenen wird für den Fall, dass die Reibrührschweißbearbeitung von der Außenseite her ausgeführt wird, in Betracht gezogen, dass die Frontplatten des Verbindungsabschnitts entsprechend der oben genannten vertikalen Last während des Schweißvorgangs zur Seite der anderen Frontplatten verbogen werden.The extruded frame element 60 and 70 have dual level structures as stated above. One of the levels consists of the front panels 61 and 71 , and the other of the levels consists of the front panels 65 . 66 such as 75 and 76 , Contrary to the above-mentioned two-level structure, in the case where the friction stir welding machining is performed from the outside, it is considered that the front plates of the connection portion are bent to the side of the other face plates according to the above vertical load during the welding operation.

Jedoch treten bei den in der 8 dargestellten Verbindungselementen, da der Endabschnitt des extrudierten Rahmenelements 60 über die Rippe 62 verfügt und da das Reibrührschweißen für den oberen und den unteren Abschnitt dieses Endabschnitts ausgeführt wird, keine Verbiegungen am Verbindungsabschnitt der Rahmenelemente 60 und 70 auf. D.h., dass die Rippe 62 als Stützelement zum Auffangen der vertikalen Last während des Reibrührschweißens wirken kann. D.h., dass die Rippe 62 in einer Linie zum Verbinden der vertikalen Flächen 13 und 13 vorhanden ist.However occur in the in the 8th shown connecting elements, since the end portion of the extruded frame member 60 over the rib 62 and since the friction stir welding is performed for the upper and lower portions of this end portion, no bending occurs at the connecting portion of the frame members 60 and 70 on. Ie that the rib 62 can act as a support member for catching the vertical load during the friction stir welding. Ie that the rib 62 in a line for connecting the vertical surfaces 13 and 13 is available.

Andererseits tritt, da das Rahmenelement 70 an der schrägen Fläche der Rippe 62 montiert ist und da ferner diese Rippe 62 in der Nähe des Verbindungsabschnitts vorhanden ist, am Verbindungsabschnitt des Rahmenelements 70 keine Verbiegung auf. Diese Tatsachen werden durch Vergleichen mit einer in der 19 dargestellten Konstruktion ersichtlich.On the other hand, since the frame element occurs 70 on the sloping surface of the rib 62 is mounted and there also this rib 62 is present in the vicinity of the connecting portion, at the connecting portion of the frame member 70 no bending up. These facts are compared with one in the 19 shown construction.

D.h., dass die vertikalen Flächen 13 und 13 im Bereich einer Verlängerungslinie der Plattendicke der Rippe 62 existieren. Im oben genannten Bereich werden zumindest Teile der Schweißnähte 30 und 30 positioniert. Das oben genannte Verbindungsformelement kann bei einem hohlen, extrudierten Rahmenelement angewandt werden, mit dem die Frontplatten 65, 66 (75, 76, 77) verbunden werden.Ie that the vertical surfaces 13 and 13 in the region of an extension line of the plate thickness of the rib 62 exist. In the above range are at least parts of the welds 30 and 30 positioned. The above connection forming element can be applied to a hollow, extruded frame member with which the front panels 65 . 66 ( 75 . 76 . 77 ) get connected.

Nach dem Herstellen des seitlichen Konstruktionskörpers 50 wird der Vorsprungsabschnitt 14 abgeschnitten, und die Außenfläche wird zu einer flachen, glatten Struktur ausgebildet. Auf der Wageninnenseite ist es nicht immer erforderlich, das Abschneiden des Vorsprungsabschnitts auszuführen. Danach kann eine Endbearbeitung durch einen Endanstrich ausgeführt werden, jedoch erfolgt eine Erläuterung für den Fall, dass kein Endanstrich ausgeführt wird.After producing the lateral structural body 50 becomes the projecting portion 14 cut off, and the outer surface is formed into a flat, smooth structure. On the car inside, it is not always necessary to carry out the cutting of the projecting portion. Thereafter, finishing may be performed by an end coat, but an explanation will be given in the case where no finish coat is carried out.

Danach wird eine Haarlinien-Endbearbeitung oder eine Endbearbeitung für einen transparenten Anstrich ausgeführt. Da ein Reibrührschweißen ausgeführt wird, kann der Verbindungsabschnitt im Vergleich zu MIG-Schweißen nicht durch visuelle Betrachtung klargestellt werden. Im Ergebnis kann eine Textur erscheinen, jedoch kann ein gutes Aussehen des seitlichen Konstruktionskörpers erzielt werden. Dies kann billig erhalten werden. Die Schweißabschnitte des seitlichen Konstruktionskörpers 50, des Dach-Konstruktionskörpers 51, des Boden-Konstruktionskörpers 52 und des Ende-Konstruktionskörpers 53 sind an Positionen positioniert, die von der seitlichen Konstruktionsseite her schwierig zu sehen sind.Thereafter, a hairline finishing or finishing for a transparent paint is carried out. Since friction stir welding is performed, the joint portion can not be clarified by visual inspection as compared with MIG welding. As a result, a texture may appear, but a good appearance of the lateral structural body can be achieved. This can be obtained cheaply. The welding sections of the lateral structural body 50 , the roof construction body 51 , the soil construction body 52 and the end construction body 53 are positioned at positions that are difficult to see from the side of the design side.

Unter Bezugnahme auf die 11 und 12 wird eine Verbindung eines extrudierten Rahmenelements des Konstruktionskörpers mit zwei Ebenen erläutert. Ein extrudiertes Rahmenelement 100 (110) verfügt über zwei im Wesentlichen paral lele Frontplatten 101 und 102 (111 und 112), mehrere Rippen 103 und 106 (113 und 116) für Verbindung mit diesen, einen Vorsprungsabschnitt 104 (114), der in der Dickenrichtung der Rahmenelemente 110 und 110 in einem Endabschnitt eines Verbindungsabschnitts vorsteht, und Vorsprungsteile 117 und 117, die von der Endabschnittsrippe 106 zum gegenüberliegenden Rahmenelement 110 vorstehen.With reference to the 11 and 12 a connection of an extruded frame member of the construction body is explained with two levels. An extruded frame element 100 ( 110 ) has two essentially parallel front panels 101 and 102 ( 111 and 112 ), several ribs 103 and 106 ( 113 and 116 ) for connection with these, a protrusion section 104 ( 114 ), in the thickness direction of the frame members 110 and 110 protrudes in an end portion of a connecting portion, and projecting portions 117 and 117 coming from the end section rib 106 to the opposite frame element 110 protrude.

Die mehreren Rippen 103 und 113 sind entlang einer Breitenrichtung der Rahmenelemente 100 und 110 vorhanden. Die Rippe 103 (113) ist so vorhanden, dass sie gegen die Frontplatten 101 und 102 (111 und 112) geneigt ist. Die Rippe 106 (116) ist so vorhanden, dass sie orthogonal zu den Frontplatten 101 und 102 (111 und 112) verläuft. Jede der Bezugszahlen 109 und 119 kennzeichnet einen hohlen Abschnitt.The multiple ribs 103 and 113 are along a width direction of the frame members 100 and 110 available. The rib 103 ( 113 ) is present so that it is against the front panels 101 and 102 ( 111 and 112 ) is inclined. The rib 106 ( 116 ) is present so that it is orthogonal to the front panels 101 and 102 ( 111 and 112 ) runs. Each of the reference numbers 109 and 119 denotes a hollow section.

An den Endabschnitten der Rahmenelemente 100 und 110 sind vertikale Flächen 121 und schräge Flächen 122 vorhanden. Die vertikalen Flächen 121 sind an den Endabschnitten der Frontplatten 101, 102 sowie 111, 112 positioniert. Die schräge Fläche 122 des Rahmenelements 110 ist an einer Seite der Frontplattenseite des Vorsprungsteils 117 positioniert. Die schräge Fläche 122 des Rahmenelements 110 ist an einem vertieften Abschnitt positioniert, der den Vorsprungsteil 117 aufnimmt. Die schräge Fläche 122 ist ausgehend von einer Position geneigt, an der die vertikale Fläche 121 in der Dickenrichtung des Rahmenelements eindringt.At the end portions of the frame members 100 and 110 are vertical surfaces 121 and sloping surfaces 122 available. The vertical surfaces 121 are at the end sections of the front panels 101 . 102 such as 111 . 112 positioned. The sloping surface 122 of the frame element 110 is on one side of the front panel side of the projecting part 117 positioned. The sloping surface 122 of the frame element 110 is positioned at a recessed portion of the projection portion 117 receives. The sloping surface 122 is inclined starting from a position at which the vertical surface 121 penetrates in the thickness direction of the frame member.

Der Vorsprungsteil 117 besteht zu einem äußeren Abschnitt (der Seite des Rahmenelements 100) in der Breitenrichtung des Rahmenelements 100 vor. Die Vorsprungsabschnitte 104 und 114 sind an den Endabschnitten der jeweiligen Frontplatten 101, 102 sowie 111, 112 positioniert. Die Rippe 116 des Rahmenelements 110 ist auf der Verlängerungslinie des Verbindungsabschnitts positioniert. Es gilt die Annahme, dass die Mittelachse des rotierenden Körpers 20 auf der Verlängerungslinie des Plattendickezentrums der Rippe 116 liegt. Die vertikalen Flächen 121 des Rahmenelements 110 sind ausgehend vom Plattendickezentrum der Rippe 116 etwas zur Zentrumsseite in der Breitenrichtung des Rahmenelements 110 positioniert.The projection part 117 consists of an outer portion (the side of the frame element 100 ) in the width direction of the frame member 100 in front. The protrusion sections 104 and 114 are at the end sections of the respective front panels 101 . 102 such as 111 . 112 positioned. The rib 116 of the frame element 110 is positioned on the extension line of the connection section. The assumption is that the central axis of the rotating body 20 on the extension line of the plate thickness center of the rib 116 lies. The vertical surfaces 121 of the frame element 110 are starting from the plate thickness center of the rib 116 slightly to the center side in the width direction of the frame member 110 positioned.

Die zwei vertikalen Flächen 121 liegen innerhalb eines Bereichs der Verlängerungslinie der Plattendicke der Rippe 116. Die Plattendicke der Rippe 116 ist größer als diejenige der Rippe 106.The two vertical surfaces 121 are within a range of the extension line of the plate thickness of the rib 116 , The plate thickness of the rib 116 is bigger than the rib 106 ,

Wenn beim Zusammenbauen der Rahmenelemente 100 und 110 die schrägen Flächen 122 und 122 in Kontakt gebracht werden, entsteht ein gewisser Zwischenraum zwischen der vertikalen Fläche 121 des Rahmenelements 100 und der vertikalen Fläche 121 des Rahmenelements 110. Beispielsweise ist der Abstand zwischen den schrägen Flächen 122 und 122 des vertieften Abschnitts kleiner als der Abstand zwischen den schrägen Flächen 122 und 122 des konkaven Abschnitts ausgebildet. Andernfalls ist der Abstand der schrägen Flächen 122 klein ausgebildet.When assembling the frame elements 100 and 110 the sloping surfaces 122 and 122 be brought into contact, creates a certain gap between the vertical surface 121 of the frame element 100 and the vertical surface 121 of the frame element 110 , For example, the distance between the sloping surfaces 122 and 122 of the recessed portion smaller than the distance between the inclined surfaces 122 and 122 formed of the concave portion. Otherwise, the distance is the sloping surfaces 122 small trained.

Da die Rippe 106 am Rahmenelement 100 vorhanden ist, kann die Dicke des Vorsprungsabschnitts 104 und der schrägen Fläche 122 hinsichtlich der Genauigkeit verbessert werden, und die Herstellung an den Endabschnitten kann leicht erfolgen.Because the rib 106 on the frame element 100 is present, the thickness of the protrusion portion 104 and the sloping surface 122 can be improved in terms of accuracy, and the production at the end portions can be done easily.

Da am Verbindungsabschnitt zwischen der schrägen Fläche 122 und der Rippe 106 des Rahmenelements 100 ein vertiefter Abschnitt vorhanden ist, der gegenüber der Verlängerungslinie der Schräge 122 vertieft ist, kann die Querschnittsfläche des Endabschnitts des Rahmenelements 100 klein gemacht werden, und es kann eine leichte Konstruktion erzielt werden.Since at the connecting portion between the inclined surface 122 and the rib 106 of the frame element 100 a recessed portion is present, opposite the extension line of the slope 122 is recessed, the cross-sectional area of the end portion of the frame member 100 be made small, and it can be achieved a lightweight construction.

Bei einer in der 13 dargestellten Ausführungsform ist der Stoßabschnitt an einer mittleren Position zwischen der Rippe 106 und einer Rippe 116b positioniert. Der Abstand von der vertikalen Fläche 121 zur Rippe 106 des Rahmenelements 100 ist im Wesentlichen derselbe wie derjenige von der vertikalen Fläche 121 zur Rippe 116b des Rahmenelements 110. Die Plattendicken der zwei Rippen 106 und 116 sind gleich.At one in the 13 In the illustrated embodiment, the abutting portion is at a middle position between the rib 106 and a rib 116b positioned. The distance from the vertical surface 121 to the rib 106 of the frame element 100 is essentially the same as that of the vertical surface 121 to the rib 116b of the frame element 110 , The plate thicknesses of the two ribs 106 and 116 are equal.

Das Intervall L5 zwischen den zwei Rippen 106 und 116b ist größer als der Durchmesser des Abschnitts 21 kleinen Durchmessers, jedoch kleiner als der Durchmesser D1 des Abschnitts 20b großen Durchmessers. Die Breite (diejenige in der Breitenrichtung des Rahmenelements) des Vorsprungsabschnitts 104 ist dieselbe wie diejenige des Vorsprungsabschnitts 114.The interval L5 between the two ribs 106 and 116b is greater than the diameter of the section 21 small diameter, but smaller than the diameter D1 of the section 20b of large diameter. The width (that in the width direction of the frame member) of the protrusion portion 104 is the same as that of the protrusion portion 114 ,

Die vertikalen Flächen werden durch einen optischen Sensor erfasst, und durch Positionieren der Mittelachse des rotierenden Körpers 20 an der Zwischenposition zwischen den vertikalen Flächen 121 und 121 wird die Reibrührschweißbearbeitung ausgeführt. Im Ergebnis ist die Mittelachse des rotierenden Körpers 20 an der Zwischenposition zwischen den zwei Rippen 106 und 116b positioniert.The vertical surfaces are detected by an optical sensor, and by positioning the central axis of the rotating body 20 at the intermediate position between the vertical surfaces 121 and 121 the friction stir welding machining is carried out. As a result, the central axis of the rotating body 20 at the intermediate position between the two ribs 106 and 116b positioned.

Ferner wird die Mittelachse des rotierenden Körpers 20 an der Zwischenposition betreffend die Breiten der Vorsprungsabschnitte 104 und 114 positioniert. Das Zentrum der Schweißnaht wird an der Zwischenposition zwischen den zwei Rippen 106 und 116 positioniert. Die Größe und die Position des rotierenden Körpers 20 sowie andere Konstruktionen sind ähnlich wie bei den oben angegebenen Ausführungsformen.Further, the center axis of the rotating body becomes 20 at the intermediate position concerning the widths of the protrusion sections 104 and 114 positioned. The center of the weld is at the intermediate position between the two ribs 106 and 116 positioned. The size and position of the rotating body 20 and other constructions are similar to the above embodiments.

Da bei der obigen Konstruktion die Last während der Schweißbearbeitung von den zwei Rippen 106 und 116b getragen wird, kann die Plattendicke der Rippe 116b kleiner als die bei der in der 12 dargestellten Ausführungsform gemacht werden. Im Ergebnis kann der Gesamtwert der Plattendicken der zwei Rippen 106 und 116b kleiner als der bei der in der 12 dargestellten Ausführungsform gemacht werden. Im Ergebnis kann eine leichte Konstruktion erzielt werden. Ferner kann sich, bei der in der 12 dargestellten Ausführungsform, innerhalb der zwei Rippen 106 und 116, da die Last konzentrisch zur Rippe 116 abgestützt wird, die Rippe 116 leicht verbiegen.In the above construction, since the load during welding work is from the two ribs 106 and 116b is worn, the plate thickness of the rib can 116b smaller than the one in the 12 illustrated embodiment are made. As a result, the total value of the plate thicknesses of the two ribs 106 and 116b smaller than the one in the 12 illustrated embodiment are made. As a result, a lightweight construction can be achieved. Furthermore, in which in the 12 illustrated embodiment, within the two ribs 106 and 116 because the load is concentric with the rib 116 is supported, the rib 116 bend easily.

Jedoch empfangen bei der in der 13 dargestellten Ausführungsform die beiden Rippen 106 und 116b im Wesentlichen dieselbe Last, und es tritt kaum eine Biegeverformung der Rippen 106 und 116b auf. Es ist bevorzugt, den Abstand von der Rippe 106 zur Mittelachse des rotierenden Körpers 20 und den Abstand von der Rippe 116 zur Mittelachse des rotierenden Körpers 20 im Wesentlichen gleich zu machen.However received at the in the 13 illustrated embodiment, the two ribs 106 and 116b essentially the same load, and there is hardly any bending deformation of the ribs 106 and 116b on. It is preferred the distance from the rib 106 to the central axis of the rotating body 20 and the distance from the rib 116 to the central axis of the rotating body 20 essentially the same.

Das Intervall L5 zwischen den zwei Rippen 106 und 116b ist kleiner als der Durchmesser D1 des Abschnitts 20b großen Durchmessers des rotierenden Körpers 20. Im Ergebnis wirkt die Last durch den Abschnitt 20a großen Durchmessers zusätzlich auf die Rippen 106 und 116b, und daher kann die Biegeverformung der Frontplatten 101 und 111 klein gemacht werden.The interval L5 between the two ribs 106 and 116b is smaller than the diameter D1 of the section 20b large diameter of the rotating body 20 , As a result, the load acts through the section 20a large diameter in addition to the ribs 106 and 116b , and therefore, the bending deformation of the front panels 101 and 111 be made small.

Unter Berücksichtigung des Fehlers der Position des rotierenden Körpers 20, da die Breite L1 zwischen den Vorsprungsabschnitten 104 und 114 größer als der Durchmesser D1 des Abschnitts 20b großen Durchmessers ist (L1 > D1). Ferner wird die Reibrührschweißbearbeitung beendet, und die Schweißnaht ist ent lang dem Abschnitt 20a großen Durchmessers und dem Abschnitt 21 kleinen Durchmessers etwas groß ausgebildet.Taking into account the error of the position of the rotating body 20 because the width L1 between the projecting portions 104 and 114 greater than the diameter D1 of the section 20b of large diameter (L1> D1). Further, the friction stir welding processing is finished, and the weld is ent long the section 20a large diameter and the section 21 small diameter slightly large.

Danach wird eine Fläche, oder es werden beide Flächen, der Vorsprungsabschnitte 104 und 119 entlang den Frontplatten 101, 111, 102 und 112 abgeschnitten. An den verbliebenen Vorsprungsabschnitten 104 und 119 verbleibt die Schweißnaht des Abschnitts 20b großen Durchmessers. Die Größe (der Durchmesser) dieser Schweißnaht ist größer als der Abstand (L5). Es kann gesagt werden, dass das Zentrum der Schweißnaht im Wesentlichen im Zentrum der zwei Rippen 106 und 116b existiert.Thereafter, a surface, or both surfaces become the protrusion portions 104 and 119 along the front panels 101 . 111 . 102 and 112 cut off. At the remaining protrusion sections 104 and 119 the weld remains in the section 20b of large diameter. The size (diameter) of this weld is greater than the distance (L5). It can be said that the center of the weld is essentially in the center of the two ribs 106 and 116b exist.

Ferner ist bei den Rahmenelementen 100 und 110 vor dem Schweißen der Abstand (≈L5/2) von den vertikalen Flächen 121 und 121 zu den Rippen 106 und 116b kleiner als die Breite (≈L1/2) der Vorsprungsabschnitte 104 und 114. Die Rippen 106 und 116 existieren an einer anderen Endseite in der Breitenrichtung des Rahmenelements in Bezug auf die vertikalen Flächen 121 und 121.Furthermore, in the frame elements 100 and 110 before welding the distance (≈L5 / 2) from the vertical surfaces 121 and 121 to the ribs 106 and 116b smaller than the width (≈L1 / 2) of the protrusion portions 104 and 114 , Ribs 106 and 116 exist on another end side in the width direction of the frame member with respect to the vertical surfaces 121 and 121 ,

Der Durchmesser D1 des Abschnitts 20a großen Durchmessers, die Größe der Schweißnaht entsprechend dem Abschnitt 20a großen Durchmessers, die Position der Rippen 106 und 116b, wie oben angegeben, existieren im Bereich der Vorsprungsabschnitte 104 und 114 in der Breitenrichtung der Rahmenelemente 100 und 110.The diameter D1 of the section 20a large diameter, the size of the weld according to the section 20a large diameter, the position of the ribs 106 and 116b As stated above, exist in the region of the projecting portions 104 and 114 in the width direction of the frame members 100 and 110 ,

Die Rahmenelemente 100 und 110 verfügen über die schrägen Flächen 122, jedoch kann, wenn die Vorsprungsteile 117 vorhanden sind, die in der 21 dargestellte Struktur aus dem Stand der Technik verwendet werden.The frame elements 100 and 110 have the sloping surfaces 122 However, if the protrusion parts 117 are present in the 21 shown structure used in the prior art.

Bei der in der 19 dargestellten Ausführungsform ist, im Vergleich mit der in der 13 dargestellten Ausführungsform, der Vorsprungsteil 117 auf der Seite der Frontplatte 112 an einer Seite der Rippe 106 vorhanden.When in the 19 illustrated embodiment, in comparison with that in the 13 illustrated embodiment, the projection part 117 on the side of the front panel 112 on one side of the rib 106 available.

Bei einer in der 15 dargestellten Konstruktion (keine Ausführungsform der Erfindung) sind zwei Rippen 106c und 116c des Verbindungsabschnitts am Rahmenelement 110 vorhanden. An einer Zwischenposition der zwei Rippen 106c und 116c sind die Endabschnitte der Frontplatten 101, 102 sowie 111, 112 der zwei Rahmenelemente 100 und 110 positioniert. Die zwei Rippen 106c und 116c stützen die Last gemäß dem rotierenden Körper 20 ab. Die Rippe 106c und die Rippe 116c sind über eine Rippe 116d verbunden. Bei dieser Konstruktion tritt kaum ein Verbiegen der Rippen 106 und 116c während der Schweißbearbeitung auf.At one in the 15 shown construction (not an embodiment of the invention) are two ribs 106c and 116c the connecting portion on the frame member 110 available. At an intermediate position of the two ribs 106c and 116c are the end sections of the front panels 101 . 102 such as 111 . 112 the two frame elements 100 and 110 positioned. The two ribs 106c and 116c support the load according to the rotating body 20 from. The rib 106c and the rib 116c are over a rib 116d connected. In this construction, hardly any bending of the ribs occurs 106 and 116c during welding work on.

Die Konstruktion dieser Ausführungsform verfügt über keine schräge Fläche. Die Frontplatten 10. Die Rückseite 101b (102b) des Endabschnitts der Frontplatte 101 (102) steht zu einer Seite der anderen Frontplatte 102 (101) vor, und 102 sind an den horizontalen Flächen 122b überlappend, und die Dicke dieser Rückseite ist dicker als diejenige der Frontplatte 101 (102). Diese Struktur kann bei anderen Ausführungsformen angewandt werden.The construction of this embodiment has no inclined surface. The front panels 10 , The backside 101b ( 102b ) of the end portion of the front panel 101 ( 102 ) stands to one side of the other front panel 102 ( 101 ) before and 102 are on the horizontal surfaces 122b overlapping, and the thickness of this back is thicker than that of the front panel 101 ( 102 ). This structure can be applied to other embodiments.

Bei den oben angegebenen Ausführungsformen bedeutet "die Frontplatten (oder die Außenseiten) verlaufen parallel" eine im Wesentlichen parallele Anordnung. Ferner bezeichnet "orthogonal zur Frontplatte" eine Anordnung im Wesentlichen orthogonal zur Frontplatte.at the above embodiments means "the front panels (or the outside) run parallel "one essentially parallel arrangement. Further, "orthogonal to the front panel" refers to an arrangement in FIG Essentially orthogonal to the front panel.

Bei einem Schienenwagen verfügen der seitliche Konstruktionskörper und der Dach-Konstruktionskörper über Kreisbogenform, und es besteht der Fall, dass zwei Frontplatten nicht parallel angeordnet werden können. Die Erfindung kann an die obige Struktur angepasst werden. Ferner kann die Erfindung an ein Rohr und andere Konstruktionskörper angepasst werden.at a rail car the lateral construction body and the roof construction body over circular arc shape, and it is the case that two front panels are not arranged in parallel can. The invention can be adapted to the above structure. Further The invention can be adapted to a pipe and other structural body become.

Wenn der Winkel eines Paars vertikaler Flächen 13 und 121 nicht groß ist, können sie eine v-förmige Struktur bilden. Um den V-förmigen Raum zu kompensieren, ist es erforderlich, die Vorsprungsabschnitte 14, 104 und 114 groß auszubilden. Im Ergebnis ist die vertikale Fläche vorzugsweise eine im Wesentlichen vertikale Fläche, jedoch kann sie etwas geneigt sein.When the angle of a pair of vertical surfaces 13 and 121 not large, they can form a v-shaped structure. To compensate for the V-shaped space, it is necessary to have the protrusion portions 14 . 104 and 114 great to train. As a result, the vertical surface is preferably a substantially vertical surface, but it may be slightly inclined.

Im Verbindungsabschnitt der vertikalen Fläche 121 und der schrägen Fläche 122 kann eine Fläche parallel zur Spitze des Vorsprungsabschnitts 104 hin vorhanden sein, jedoch muss diese Fläche klein sein.In the connecting section of the vertical surface 121 and the sloping surface 122 may be a surface parallel to the tip of the protrusion portion 104 be present, but this area must be small.

Für den einen Verbindungsabschnitt sind die zwei Vorsprungsabschnitte 104 und 114 vorhanden, jedoch kann nur ein Vorsprung 104 (114) vorhanden sein.For the one connecting portion, the two projection portions 104 and 114 available, but only one advantage 104 ( 114 ) to be available.

Die von der 11 bis zur 13 dargestellten Ausführungsformen können beim in der 8 dargestellten Konstruktionskörper mit zwei Ebenen verwendet werden. Ferner kann das von der 11 bis zur 13 veranschaulichte Reibrührschweißen gleichzeitig sowohl an der Ober- als auch der Unterseite ausgeführt werden, jedoch kann es jeweils an einer Seite ausgeführt werden.The of the 11 to 13 Embodiments shown in the in 8th shown construction body can be used with two levels. Furthermore, that of the 11 to 13 illustrated friction stir welding can be performed simultaneously on both the top and the bottom, but it can be carried out on one side.

Claims (8)

Mechanischer Körper mit zwei Elementen (10, 11; 60, 70; 100, 110), die entlang einer Verbindungslinie durch Reibrührschweißen miteinander verbunden sind, wobei der Körper zwei einander gegenüberliegende Seiten aufweist und die genannten Elemente (10, 11; 60, 70; 100, 110) jeweils benachbart zur Schweißlinie und auf mindestens einer der gegenüberliegenden Seiten eine auswärts gewandte Fläche aufweisen und die jeweiligen auswärts gewandten Flächen im Querschnitt über die Verbindungslinie hinweg gesehen colinear sind, und die genannten Elemente an der Verbindungslinie einander gegenüberliegende, einander berührende Kantenflächen (12; 121, 122) aufweisen und an der Verbindungslinie, von den auswärts gewandten Flächen nach innen verlaufend eine Reibrührschweißlage (30) vorliegt, an der die Kantenflächen enden, dadurch gekennzeichnet, daß die Kantenflächen jeweils in der Gegend der Schweißlage eine schräge Fläche (12; 122) aufweisen, die mit der Schweißlage verbunden ist, wobei die entsprechenden schrägen Flächen (12; 122) bezüglich der auswärts gewandten Flächen in die gleiche Richtung geneigt sind und im Kontakt miteinander stehen, und die genannten Elemente jeweils benachbart zur Schweißlage einen erhöhten Bereich (14; 104, 114) aufweisen, der bezüglich ihrer jeweiligen auswärts gewandten Flächen auswärts hervorsteht.Mechanical body with two elements ( 10 . 11 ; 60 . 70 ; 100 . 110 ), which are connected to each other along a connecting line by friction stir welding, wherein the body has two opposite sides and said elements ( 10 . 11 ; 60 . 70 ; 100 . 110 ) each have an outwardly facing surface adjacent to the weld line and on at least one of the opposite sides, and the respective outwardly facing surfaces are colinear in cross section across the bond line, and said elements at the bond line have mutually contacting, contacting edge surfaces ( 12 ; 121 . 122 ) and at the connecting line, running from the outwardly facing surfaces inwardly a friction stir welding ( 30 ) is present, at which the edge surfaces end, characterized in that the edge surfaces in each case in the region of the welding position an inclined surface ( 12 ; 122 ), which is connected to the welding position, wherein the corresponding oblique surfaces ( 12 ; 122 ) are inclined in the same direction with respect to the outwardly facing surfaces and are in contact with each other, and the said elements each have a raised area adjacent to the welding position ( 14 ; 104 . 114 ) projecting outwardly with respect to their respective outwardly facing surfaces. Körper nach Anspruch 1, wobei die schrägen Flächen (12; 122) jeweils an der Schweißlage enden.Body according to claim 1, wherein the inclined surfaces ( 12 ; 122 ) each end at the welding position. Körper nach Anspruch 1 oder 2, der auf beiden gegenüberliegenden Seiten solche auswärts gewandten Flächen, eine solche Reibrührschweißlage (30), solche Kantenflächen, solche schrägen Flächen (12; 122) und solche erhöhten Bereiche (14; 104, 114) aufweist, wobei die beiden Schweißlagen (30) auf einer zu den auswärts gewandten Flächen senkrechten Linie angeordnet sind, die Kante eines ersten (11; 60; 110) der Elemente einen vorstehenden Bereich (15; 117) des ersten Elements aufweist und die schrägen Flächen (12; 122) des ersten Elements Flächen des vorstehenden Bereichs sind und die Kante des zweiten (10; 70, 100) der Elemente einen Vertiefungsbereich des zweiten Elements aufweist, der den vorstehenden Bereich (15; 117) des ersten Elements aufnimmt und wobei die schrägen Flächen (12, 122) des zweiten Elements Flächen der Vertiefung sind und die schrägen Flächen des ersten Elements berühren.A body according to claim 1 or 2, comprising on both opposite sides such outwardly facing surfaces, such a friction stir welding layer ( 30 ), such edge surfaces, such oblique surfaces ( 12 ; 122 ) and such elevated areas ( 14 ; 104 . 114 ), wherein the two welding layers ( 30 ) are arranged on a line perpendicular to the outwardly facing surfaces, the edge of a first ( 11 ; 60 ; 110 ) of the elements a projecting area ( 15 ; 117 ) of the first element and the oblique surfaces ( 12 ; 122 ) of the first element are surfaces of the protruding region and the edge of the second ( 10 ; 70 . 100 ) of the elements has a recessed area of the second element that covers the projecting area ( 15 ; 117 ) of the first element and wherein the inclined surfaces ( 12 . 122 ) of the second element are surfaces of the depression and contact the oblique surfaces of the first element. Körper nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Kantenfläche eines ersten (11; 60; 110) der Elemente einen verjüngten vorstehenden Bereich (15; 117) des ersten Elements bildet, die Kantenfläche des zweiten (10; 70; 100) der beiden Elemente einen Vertiefungsbereich des zweiten Elements bildet, der den vorstehenden Bereich (15; 117) des ersten Elements aufnimmt, und die schrägen Flächen (12; 122) jeweils Flächen des vorstehenden Bereichs und des Vertiefungsbereichs sind.Body according to claim 1 or 2, wherein the edge surface of a first ( 11 ; 60 ; 110 ) of the elements has a tapered projecting area ( 15 ; 117 ) of the first element, the edge surface of the second ( 10 ; 70 ; 100 ) of the two elements forms a recessed area of the second element which covers the projecting area ( 15 ; 117 ) of the first element, and the oblique surfaces ( 12 ; 122 ) are respectively areas of the protruding area and the recess area. Verfahren zur Herstellung eines mechanischen Körpers mit zwei Elementen (10, 11; 60, 70; 100, 110), die durch Reibrührschweißen miteinander verbunden sind, mit folgenden Schritten: (i) Bereitstellen der beiden Elemente (10, 11; 60, 70; 100, 110) jeweils mit zwei einander gegenüberliegenden Seiten und mit einer auswärts gewandten Fläche auf mindestens einer der Seiten, wobei die Elemente jeweils an ihrer einen Kante eine Kantenfläche mit einer schrägen Fläche (12; 122) aufweisen, die bezüglich der auswärts gewandten Fläche geneigt ist, und benachbart zur Kantenfläche jeweils einen erhöhten Bereich (14; 104, 114) aufweisen, der bezüglich ihrer auswärts gewandten Fläche auswärts vorsteht, (ii) Anordnen der beiden Elemente Kante an Kante, so daß ihre entsprechenden auswärts gewandten Flächen colinear sind, während die jeweiligen erhöhten Bereiche (14; 104, 114) aneinandergrenzen und so, daß sich ihre Kantenflächen an den schrägen Flächen (12; 122) berühren, (iii) Ausführen von Reibrührschweißen unter Verwendung eines sich drehenden Reibrührschweißkörpers (20, 21), der in die erhöhten Bereiche (14; 104, 114) eingreift und eine Schweißlage (30) bildet, die sich von den auswärts gewandten Flächen einwärts erstreckt und sich in der Umgebung der schrägen Flächen (12; 122) befindet.Method for producing a mechanical body with two elements ( 10 . 11 ; 60 . 70 ; 100 . 110 ), which are joined together by friction stir welding, comprising the following steps: (i) providing the two elements ( 10 . 11 ; 60 . 70 ; 100 . 110 ) each having two opposite sides and an outwardly facing surface on at least one of the sides, the elements each having at one edge thereof an edge surface having an oblique surface (Fig. 12 ; 122 ) which is inclined with respect to the outward-facing surface, and adjacent to the edge surface each have a raised region (FIG. 14 ; 104 . 114 (ii) arranging the two elements edge-to-edge so that their respective outward-facing surfaces are colinear, while the respective raised regions (14) are outwardly projecting with respect to their outward-facing surface; 14 ; 104 . 114 ) and so that their edge surfaces on the inclined surfaces ( 12 ; 122 (iii) performing friction stir welding using a rotating friction stir weld body ( 20 . 21 ) in the raised areas ( 14 ; 104 . 114 ) and a welding position ( 30 ) extending inwardly from the outwardly facing surfaces and in the vicinity of the inclined surfaces (FIG. 12 ; 122 ) is located. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die schrägen Flächen (12; 122) im Anschluß an das Reibrührschweißen an der Schweißlage (30) enden.Method according to claim 5, wherein the oblique surfaces ( 12 ; 122 ) following the friction stir welding at the welding position ( 30 ) end up. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Kantenfläche eines ersten (11; 60; 110) der Elemente einen verjüngten vorstehenden Bereich (15; 117) des ersten Elements bildet, die Kantenfläche des zweiten (10; 70; 100) der beiden Elemente einen Vertiefungsbereich des zweiten Elements bildet, der den vorstehenden Bereich (15; 117) des ersten Elements aufnimmt, und die schrägen Flächen (12; 122) jeweils Flächen des vorstehenden Bereichs und des Vertiefungsbereichs sind.Method according to claim 5 or 6, wherein the edge surface of a first ( 11 ; 60 ; 110 ) of the elements has a tapered projecting area ( 15 ; 117 ) of the first element, the edge surface of the second ( 10 ; 70 ; 100 ) of the two elements forms a recessed area of the second element which covers the projecting area ( 15 ; 117 ) of the first element, and the oblique surfaces ( 12 ; 122 ) are respectively areas of the protruding area and the recess area. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei die beiden in Schritt (i) bereitgestellten Elemente jeweils auf ihren beiden gegenüberliegenden Seiten eine solche auswärts gewandte Fläche, eine solche schräge Fläche (12; 122) und einen solchen erhöhten Bereich (14; 104, 114) aufweisen und in Schritt (ii) beide entsprechenden Paare der schrägen Flächen (12; 122) einander berühren und in Schritt (iii) das Reibrührschweißen an beiden gegenüberliegenden Seiten der Elemente durchgeführt wird, um die Schweißlagen entsprechenderweise auf beiden Seiten zu bilden.A method according to claim 5 or 6, wherein the two elements provided in step (i) each have such an outwardly facing surface on its two opposite sides, such an oblique surface ( 12 ; 122 ) and such an elevated area ( 14 ; 104 . 114 ) and in step (ii) both corresponding pairs of oblique surfaces ( 12 ; 122 ) Touch each other and in step (iii) the friction stir welding at both ge opposite sides of the elements is performed to form the welding layers correspondingly on both sides.
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